研究課題
環境・エネルギー分野で大きな期待が寄せられている窒化物半導体デバイスのさらなる低コスト化と高度化に貢献できると期待されているＳｉ基板上への高品質ＧａＮのヘテロエピタキシにおける欠陥密度の低減と不純物ドーピング特性を検討した。シリコン上へのＧａＮ成長は典型的なヘテロエピタキシで、その高品質化には大きな格子定数差を補償する緩衝層の最適化が必須である。その上、成長雰囲気におけるＧａＮ成長層とＳｉ基板との強い反応性があるため、本研究では緩衝層としてＧａを含まないＡｌＩｎＮの有効性を検証している。このヘテロエピタキシにおいて擬似格子整合成長を実現することにより、ミスフィット転位の発生を制御し成長層の高品質化が達成出来ると期待される。本年度はその条件を探るため、成長核形成層となるＡｌＮ層形成条件を変化させた試料について、ヘテロ界面の高分解透過電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）像を評価した。成長核形成がＳｉとの格子整合を決定することからこの層にＩｎを混入することによって格子定数を変化させた試料の格子像を検証したところ、堆積温度が低くＩｎ混入料が高いと思われる試料で、ミスフィット転位が周期的に導入され、成長層が高品質化されることが分かった。このことは、ＰＬ特性評価結果とも一致した。窒素で終端された（１－１０１）半極性面への炭素ドーピングによってｐ形伝導が得られると報告してきたが、本年度はＡｌＧａＮ混晶並びに（０００１）極性面試料について検証した。ＳＩＭＳによる炭素濃度は１９乗台と高いにもかかわらず、Ｇａ終端極性面ではｐ形伝導は確認されず、ＦＴＩＲスペクトルにも炭素によると思われる特徴的な局在振動モードは見られなかった。このことは、ｐ形伝導はＮ終端半極性面試料についてのみ可能で、炭素ドーピング特性が成長時の最表面原子状態によって左右されることを示唆した。
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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Proc. SPIE
ページ: 6
DOI:10.1117/12.2002738
physica status solidi B
ページ: 468-471
DOI:10.1002/pssb.201100445
http://www.ait.ac.jp/others/kenkyu.html
